Około 66 mln lat temu w Ziemię uderzyła gigantyczna asteroida, która przyczyniła się do wyginięcia niemal wszystkich nieptasich dinozaurów. Od momentu, w którym dinozaury zniknęły, do pojawienia się na naszej planecie bogactwa nowych organizmów minęła paleontologiczna chwila. Wśród zwierząt, którym wymarcie gigantycznych gadów przyniosło korzyść, były między innymi stałocieplne kręgowce karmiące swoje potomstwo mlekiem.
Nigdy wcześniej po Ziemi nie chodziło tyle ssaków, co obecnie. Dlatego erę kenozoiczną (w której żyjemy) często nazywa się erą ssaków. Po wymieraniu kredowym ssaki osiągnęły ogromny sukces ewolucyjny i uległy wielkiemu zróżnicowaniu. Szacuje się, że nasza gromada liczy mniej więcej 5,8 tys. gatunków. Ale czy to naprawdę tak dużo, jeśli weźmie się pod uwagę, że na Ziemi żyje również nawet 4 tys. gatunków węży?
Czy zatem kenozoiku nie powinniśmy nazywać raczej erą węży? Jak to się stało, że pominęliśmy te tajemnicze zwierzęta i że za największych beneficjentów obecnej ery uznajemy samych siebie?
Węże to wszędobylskie gady
Przez długi czas węże pozostawały niezauważone przez naukowców. Wynikało to przede wszystkim z ich skrytego trybu życia. Mało obserwacji to mało wyników. Do niedawna mieliśmy też niewiele informacji na temat ewolucyjnej przeszłości węży. Dopiero kolejne znaleziska – połączone z nowymi metodami badań genetycznych – umożliwiły lepsze poznanie tych gadów.
Co wynika z badań Catherine Klein i jej zespołu, opublikowanych w czasopiśmie naukowym „Nature Communications”? Że wszystkie żyjące współcześnie węże są potomkami garstki ocaleńców, którzy przeżyli wymieranie kredowe. Przytoczone badania wskazują, że o ile węże już wcześniej pełzały po świecie, o tyle dopiero uderzenie wielkiej asteroidy nadało ich ewolucji rozpędu.
Potwierdzają to również inne modele, w tym najnowszy, opracowany przez Michaela Grundlera i Daniela Rabosky’ego i opublikowany w „PLOS Biology”. Zdaniem autorów przytoczonych prac najbardziej niesamowite jest to, iż w ciągu zaledwie kilku milionów lat węże były w stanie zasiedlić niemal wszystkie możliwe środowiska i nisze. Gady te żyją bowiem na pustyniach, w lasach tropikalnych, na sawannach. Występują nawet na otwartych wodach oceanu.
Wyobrażenie o ich niezwykłych możliwościach adaptacyjnych daje np. pęz dwubarwny (Hydrophis platurus). Potrafi on spędzić całe życie na otwartym oceanie, a słodką wodę pozyskuje, spijając ją po obfitych opadach z tafli.
Węże miały dwunogich przodków
Aby zrozumieć, dlaczego te beznogie zwierzęta odniosły tak spektakularny sukces, warto poszukać odpowiedzi na podstawowe pytanie. Jakie korzyści węże uzyskały z „porzucenia” nóg? Odpowiedzi tych szuka się m.in. w wyjątkowo nielicznych skamieniałościach wężowych przodków. Wiemy na przykład, że ok. 90 mln lat temu Ziemię zamieszkiwał długi smukły gad, któremu naukowcy nadali nazwę rodzajową Najash. Ma to nawiązywać do biblijnego węża i jego hebrajskiego określenia.
Jak podają Fernando Garberoglio i jego współpracownicy w analizie opublikowanej w „Science Advances” w 2019 r., ten prehistoryczny wąż pod wieloma względami bardzo przypominał swoich współczesnych potomków. Z jednym tylko wyjątkiem. Miał dwie nogi. Łapy tego gada były nieproporcjonalnie malutkie i znajdowały się na samym końcu jego okazałego, bo półtorametrowego, ciała. Do czego służyły te tylne kończyny? Wydaje się, że do niczego, dlatego jego potomkowie je utracili.
Węże osiągnęły sukces ewolucyjny po utracie nóg
Mogłoby się wydawać, iż w ewolucyjnym wyścigu zbrojeń trudno o głupszy pomysł niż pozbycie się łap. Umożliwiają one w końcu chodzenie, bieganie, chwytanie gałęzi, a więc wspinanie się na drzewa, a także łapanie obiektów. „Wybór” ten wydaje się jeszcze bardziej bezsensowny w przypadku zwierzęcia drapieżnego.
Na korzyść ich braku przemawia jednak sporo argumentów związanych z trybem życia węży. Jak wyjaśnia Bartłomiej Gorzkowski – prezes Fundacji Epicrates, zajmującej się zwierzętami egzotycznymi, oraz kierownik Egzotarium działającego przy Schronisku dla Zwierząt w Lublinie – „bez nóg” nie znaczy gorzej, tylko inaczej.
– Brak kończyn pozwala wężom sprawnie i bezszelestnie zbliżyć się do ofiary. Robią to w gęstwinie gałęzi, na stosie kamieni, w szczelinach skalnych, norach gryzoni i innych miejscach niedostępnych dla większości pozostałych drapieżników. Dodatkowo zdolność połykania w całości relatywnie dużych zdobyczy nie wymaga łap uzbrojonych w pazury, którymi gady te musiałyby rozrywać pokarm na mniejsze kawałki – tłumaczy Gorzkowski.
Niektóre węże potrafią latać
Paradoksalnie więc brak kończyn pozwolił wężom na zyskanie niezwykłej sprawności adaptacyjnej. Przykład? Mogłoby się wydawać, że ostatnim środowiskiem, w którym można się spodziewać długiej, wąskiej istoty bez nóg jest powietrze. Przecież wszystkie zwierzęta, które latają (np. ptaki, nietoperze) lub szybują (jak lotopałanki czy lotokoty), posiadają kończyny. I to wyposażone w szerokie fałdy albo płaszczyzny, które znacząco zwiększają ich siłę nośną.
Jednak dla węży nie ma rzeczy niemożliwych. Jak dowodzą wieloletnie badania Johna Sochy z Uniwersytetu Chicagowskiego, najlepszymi znanymi lotnikami bez nóg są wężoloty, czyli gady z rodzaju Chrysopela. Te niezwykłe węże nie są wprawdzie zdolne do aktywnego lotu. Jednak potrafią bardzo skutecznie wykorzystywać lot ślizgowy. Dzięki niemu mogą się przemieścić na odległość nawet 16 metrów.
Uważasz, że nie jest to zawrotny dystans? Wyobraź sobie, że siedząc na trybunach boiska do koszykówki nagle czujesz, jak na ramieniu ląduje ci wężolot, który „wystartował” z trybun po przeciwnej stronie.
Szybowanie węża w powietrzu to świetne wykorzystanie praw fizyki
Jak to możliwe, że długie smukłe węże „latają”? Anush Krishnan i współautorzy w pracy opublikowanej w 2014 r. w „Physics of Fluids” podają, że wężolot do granic możliwości wykorzystuje prawa fizyki.
- Najpierw stosuje tak zwane nurkowanie balistyczne. Mocno zahacza się ogonem o wysoko położoną gałąź i pozwala reszcie ciała spaść w kontrolowany sposób.
- Następnie – w ciągu ułamka sekundy – puszcza ogonem gałąź i odpycha się od konara. Kiedy znajduje się już w powietrzu, układa swoje ciało w specyficzny sposób. A dokładniej tak, by jego kąt ślizgu wynosił dokładnie 60 stopni.
- Opadając stopniowo ku podłożu wąż obniża głowę i układa ciało w kształt litery S. Dzięki temu zwiększa prędkość ślizgu.
- Następnie, aby zapobiec spadnięciu na ziemię, wężolot wchodzi w ostatnią fazę „lotu”, którą naukowcy nazywają spłyconym ślizgiem. Zwierzę układa ciało w kształt przypominający ułożoną horyzontalnie sinusoidę, dzięki czemu każda „fala” spełnia rolę skrzydła i zwiększa siłę nośną węża.
W rezultacie jest w stanie zmniejszyć kąt ślizgu nawet do 15 stopni. „Leci” prawie równolegle do podłoża, co zwiększa dystans możliwy do pokonania.
Węże żyjące w wodzie potrafią przewidywać przyszłość
Wszystkie węże są drapieżnikami. Polują na swoje ofiary, chwytając je dzięki szybkiemu sprawnemu skokowi. W jaki jednak sposób węże żyjące w gęstej i stawiającej opór wodzie miałyby złapać swoją ofiarę z zaskoczenia?
Wąż czułkowy (Erpeton tentaculatum) swoją nazwę zawdzięcza dwóm wydatnym „czułkom”. To specjalne wyrostki na głowie, pozwalające z niezwykłą precyzją wyczuwać nawet najdrobniejsze ruchy wody. Jest to kluczowa umiejętność. Gad ten żyje w mętnych akwenach, a jego pożywieniem są niewielkie, bardzo zwinne ryby.
W starciu ryba-wąż czułkowy, to pierwsze zwierzę nie ma w zasadzie żadnych szans. A to dlatego, że – jak pisze Kenneth Catania w pracy opublikowanej w 2010 r. w „PLOS One” – gad ten posiada zdolność przewidywania przyszłości.
Węże czułkowe polują tylko w odległości około 1,5 cm od swojego pyska. Wiedzą bowiem, że tylko na tak niewielkim dystansie będą w stanie wykonać wystarczająco szybki skok. Taktyka polowania bazuje zatem na zasadzce. Wąż czułkowy stabilizuje swoje ciało w pozycji odwróconej do góry nogami litery J, przytwierdzając swój ogon do jakiegoś punktu osadzonego w dnie. Jeśli w zasięgu jego pyska znajdzie się ryba, wąż wykonuje specjalne, wytwarzające mikrowiry ruchy.
Ryba orientuje się, że dzieje się coś niedobrego. Nie ma jednak pojęcia, że wąż celowo sprowokował ją do ucieczki. I wtedy dzieje się coś najbardziej niesamowitego. Wąż daje nura głową w dół, z prędkością 130 km/godz. Uderza nie w to miejsce, w którym ryba znajduje się aktualnie, lecz w to, w które ucieknie za ułamek sekundy. W ten sposób – uciekając przed wywołanymi przez węża wirami – ofiara pierzcha wprost w paszczę drapieżnika.
Skąd wzięły się węże? To wciąż tajemnica
Zarówno typowe, jak i te mniej znane środowiska życia węży pokazują, że gady te nie potrzebują nóg, by być zabójczo skuteczne. Próby wyjaśnienia, dlaczego i kiedy węże nóg „się pozbyły”, prowadzą do kluczowego zagadnienia. Skąd gady te się w ogóle wzięły?
Część naukowców, w tym Hongyu Yi i Mark Norell, autorzy artykułu opublikowanego w 2015 r. na łamach „Science Advances”, wskazują, że jaszczurki, które były przodkami węży, żyły blisko ziemi. Oznacza to, że nocowały w norach, zakopywały się w glebie i goniły swoje ofiary pomiędzy zakamarkami ściółki. Czynności te przychodzą z większą łatwością osobnikom o smukłych i wąskich kształtach.
Odmienną teorię promują m.in. naukowcy pod przewodnictwem Alessandro Palciego. W artykule opublikowanym w „Royal Society Open Science” wskazują, że opływowe, pozbawione wypukłości i kończyn ciało idealnie nadaje się do przemieszczania się w wodzie. Prehistoryczne wodne węże mogły według nich „przehandlować” opływowość za kończyny i poruszać się w wodzie. Tak, jak to czynią współcześni wodni przedstawiciele tej grupy.
Skąd zatem wywodzą się te tajemnicze gady? Wciąż nie jest to jasne, pozostaje nam więc czekać na kolejne dane i odkrycia naukowców.
